DE202021105311U1

DE202021105311U1 - One-piece static mixer

Info

Publication number: DE202021105311U1
Application number: DE202021105311.9U
Authority: DE
Original assignee: Scheugenpflug GmbH
Current assignee: Scheugenpflug GmbH
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2021-10-12
Anticipated expiration: 2031-10-02
Also published as: DE202020105691U1; EP3978108A3; WO2022073865A2; EP3978108A2; WO2022073865A3

Abstract

Statischer Mischer (1) mit
- einem Mischer-Einsatz (3),
- einem den Mischer-Einsatz (3) umgebenden, in Längsrichtung (10) verlaufenden Hüllrohr (2), dadurch gekennzeichnet, dass
- der Mischer-Einsatz (3) und das umgebende Hüllrohr (2) einstückig zusammen ausgebildet sind und
- insbesondere aus Kunststoff bestehen.

Static mixer (1) with
- a mixer insert (3),
- A jacket tube (2) which surrounds the mixer insert (3) and extends in the longitudinal direction (10), characterized in that
- The mixer insert (3) and the surrounding cladding tube (2) are integrally formed together and
- consist in particular of plastic.

Description

I. AnwendungsgebietI. Field of application

Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer, also einen Mischer mit im Hüllrohr stillstehendem Mischer-Einsatz, zum Mischen zweier fließfähiger, pastöser Komponenten zu einer homogenen Masse auf ihrem Weg in Längsrichtung durch das Hüllrohr des Mischers.The invention relates to a static mixer, that is to say a mixer with a mixer insert stationary in the cladding tube, for mixing two flowable, pasty components to form a homogeneous mass on their way in the longitudinal direction through the cladding tube of the mixer.

II. Technischer HintergrundII. Technical background

Um ein möglichst fein verteiltes Durchmischen zu erreichen, besitzt der Mischer-Einsatz eine Vielzahl von teilweise sehr komplex geformten und angeordneten Strömungshindernissen.In order to achieve the finest possible mixing, the mixer insert has a large number of flow obstacles, some of which are very complex in shape and arranged.

Dabei besteht das Ziel grundsätzlich darin, einerseits eine möglichst gute Durchmischung der beiden pastösen Komponenten zu erreichen, andererseits den Strömungswiderstand, den der Mischer-Einsatz darstellt, möglichst gering zu halten.The aim here is basically to achieve the best possible mixing of the two pasty components, on the one hand, and to keep the flow resistance represented by the mixer insert as low as possible, on the other hand.

Denn vor allem dann, wenn sehr kleine, exakt vorgegebene Mengen des gemischten Produkts ausdosiert werden sollen, ist es entscheidend, dass der statische Mischer auch im Betrieb, in dem er oftmals unter einem Druck von mehr als 40 bar steht, seine Form beibehält, denn wenn durch diesen Druck beispielsweise das Hüllrohr seinen Innendurchmesser vergrößert und bei nachlassendem Druck wieder verkleinert, ist eine Ausbringung exakter Volumina schwer zu realisieren.Because especially when very small, precisely specified quantities of the mixed product are to be dosed out, it is crucial that the static mixer retains its shape even during operation, in which it is often under a pressure of more than 40 bar, because If, for example, the cladding tube increases its inner diameter as a result of this pressure and then decreases it again when the pressure drops, it is difficult to achieve exact volumes.

Da für eine optimale Durchmischung die Mischer-Einsätze teilweise sehr kompliziert geformt sind, wurden sie in der Vergangenheit immer separat vom Hüllrohr hergestellt und anschließend in das Hüllrohr eingebracht, wobei der Mischer-Einsatz teilweise so kompliziert geformt war, dass er entweder aus mehreren Teilen hergestellt und zusammengesetzt werden musste oder durch ein Gießverfahren, evtl. sogar mit verlorener Form, hergestellt werden musste, vor allem wenn der Mischer-Einsatz aus Metall bestehen sollte. Dies treibt die Kosten für Herstellung und Montage des Mischers enorm in die Höhe.Since the mixer inserts are sometimes very complex in shape for optimal mixing, they were always manufactured separately from the cladding tube in the past and then inserted into the cladding tube, with the mixer insert sometimes being so complex that it was made from several parts and had to be put together or had to be produced by a casting process, possibly even with a lost shape, especially if the mixer insert was to be made of metal. This increases the cost of manufacturing and assembling the mixer enormously.

Nachdem durch iterative Herstellungsverfahren, wie den 3D-Druck inzwischen die Herstellung von im Spritzgussverfahren mittels umgebender Form nicht realisierbarer Strukturen von Mischer-Einsätzen möglich war, ist es bekannt, den Mischer-Einsatz in einem Stück und mittels des 3D-Drucks herzustellen, wie beispielsweise aus der EP 3495036 A1 bekannt.Now that iterative manufacturing processes such as 3D printing have made it possible to manufacture mixer insert structures that cannot be realized in the injection molding process using the surrounding mold, it is known to manufacture the mixer insert in one piece and by means of 3D printing, for example from the EP 3495036 A1 known.

Des Weiteren hat sich als grundsätzlich gut geeignete Gestaltung eines Mischer-Einsatzes für statische Mischer über Jahrzehnte eine Grundform erwiesen, die als X-GRID-Struktur bezeichnet wird, welche erstmals wohl in der CH 642564 A1 beschrieben wurde. Dabei besteht der Mischer-Einsatz im Hüllrohr aus mehreren, sich in Längsrichtung des Hüllrohres, der axialen Richtung, aneinander anschließenden Misch-Elementen, von denen jedes zwei Gruppen von - in der klassischen X-GRID-Struktur jeweils zueinander parallelen -Diagonal-Streben umfasst, die jeweils eine Ebene definieren.Furthermore, a fundamentally well-suited design of a mixer insert for static mixers has proven over decades to be a basic shape called the X-GRID structure, which was probably first used in the CH 642564 A1 has been described. The mixer insert in the cladding tube consists of several mixing elements that adjoin one another in the longitudinal direction of the cladding tube, in the axial direction, each of which comprises two groups of diagonal struts that are parallel to one another in the classic X-GRID structure each defining a plane.

Die beiden Ebenen schneiden sich in einer Kreuzungsgeraden, und entlang dieser Kreuzungsgeraden folgt auf eine Diagonal-Strebe der ersten Gruppe jeweils eine Diagonal-Strebe der zweiten Gruppe, die dort jeweils miteinander verbunden sind. Die Kreuzungsgerade erstreckt sich quer zur Längsrichtung des Hüllrohres durch dieses hindurch, meist lotrecht zu dessen axialer Richtung.The two planes intersect in a straight line of intersection, and along this straight line of intersection a diagonal strut of the first group is followed by a diagonal strut of the second group, each of which is connected to one another there. The straight line of intersection extends transversely to the longitudinal direction of the cladding tube through the latter, mostly perpendicular to its axial direction.

Die in axialer Richtung aufeinander folgenden Misch-Elemente sind in dieser axialen Richtung betrachtet mit zueinander in einem Winkel, meist von 90°, stehenden Kreuzungsgeraden zweier aufeinander folgender Misch-Elemente angeordnet.The mixing elements following one another in the axial direction are, viewed in this axial direction, arranged with straight lines of intersection of two consecutive mixing elements at an angle to one another, usually of 90 °.

Wegen der hohen Herstellkosten im Spritzguss-Verfahren war es in der Vergangenheit teilweise sogar üblich, ein solches X-Mischelement - besonders wenn es aus Metall bestehen sollte - nicht einsteilig im Spritzguss herzustellen, sondern aus einzelnen Diagonal-Streben zusammenzusetzen, die dann - manuell oder teil-automatisiert - miteinander verschweißt wurden, für die Verbesserung der Stabilität beispielsweise mit Verbindungsklammern zwischen den einzelnen Diagonal-Streben.Because of the high production costs in the injection molding process, it was sometimes even common in the past not to manufacture such an X-mixing element in one piece - especially if it was to be made of metal - by injection molding, but rather to assemble it from individual diagonal struts, which then - manually or partially automated - were welded together to improve stability, for example with connecting clips between the individual diagonal struts.

Auch dieses Herstellungs-Verfahren erforderte, dass die Form der Diagonal-Streben und deren Anordnung so gewählt wurde, dass sie noch zusammengesetzt und miteinander verschweißt werden konnten.This manufacturing process also required that the shape of the diagonal struts and their arrangement be chosen so that they could still be put together and welded together.

Dadurch war jedoch einerseits eine optimale Durchmischung ergebende X-GRID-Strukturen nicht erreichbar und andererseits konnten sehr kleine X-Mischelemente, wie sie für Dosiermengen in der Größenordnung von deutlich unter 1 ml notwendig sind, nicht hergestellt werden.As a result, however, on the one hand optimal mixing resulting in X-GRID structures could not be achieved and on the other hand very small X-mixing elements, as they are necessary for dosing quantities of the order of magnitude of well below 1 ml, could not be produced.

Nicht gerade, also gebogene, Kreuzungslinien, entlang der sich die Diagonal-Streben der beiden Gruppen von Diagonal-Streben eines X-Elementes kreuzen und miteinander verbunden sind, waren damit ebenso wenig möglich wie eine Veränderung des bei Seitenansicht betrachteten Winkels der Kreuzungsgeraden zur Längsrichtung oder nicht gerade, geschwungene Diagonal-Streben oder Kreuzungslinien oder Diagonal-Streben, die in ihrem Verlauf ihren Querschnitt ändern.Not straight, i.e. curved, intersection lines along which the diagonal struts of the two groups of diagonal struts of an X-element cross and are connected, were just as impossible as changing the angle of the crossing straight lines to the longitudinal direction or viewed from the side not straight, curved diagonal struts or crossing lines or diagonal struts that change their cross-section in their course.

Je nach Herstellungsverfahren werden benachbarte Misch-Elemente über die äußeren Enden ihrer Diagonal-Streben miteinander verbunden oder nicht, was sowohl die Stabilität des fertigen Mischer-Einsatzes als auch dessen MontageMöglichkeiten im Hüllrohr beeinflusst.Depending on the manufacturing process, neighboring mixing elements are or are not connected to one another via the outer ends of their diagonal struts, which affects both the stability of the finished mixer insert and its mounting options in the cladding tube.

III. Darstellung der ErfindungIII. Presentation of the invention

a) Technische Aufgabea) Technical task

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, den Mischer stabiler zu gestalten trotz einfacherem und kostengünstigerem Herstellverfahren.It is therefore the object of the invention to make the mixer more stable in spite of a simpler and more cost-effective manufacturing process.

b) Lösung der Aufgabeb) Solution of the task

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Hinsichtlich des Mischers wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Mischer-Einsatz und das umgebende Hüllrohr, insbesondere der gesamte statische Mischer, einstückig ausgebildet ist und vorzugsweise aus Kunststoff, alternativ aus Metall, besteht.With regard to the mixer, this object is achieved in that the mixer insert and the surrounding cladding tube, in particular the entire static mixer, are made in one piece and are preferably made of plastic, alternatively of metal.

Durch die einstückige Herstellung von Mischer-Einsatz und umgebenden Hüllrohr wird durch die Verbindungsstellen zwischen diesen beiden Bauteilen der statische Mischer insgesamt sehr stabiler, da die Durchmesser-Vergrößerung, das sogenannte „Atmen“, des Hüllrohres im druckbelasteten Betrieb durch die Verbindung mit dem im freien inneren Durchmesser einstückig angebundenen Mischer-Einsatz reduziert wird.Due to the one-piece production of the mixer insert and the surrounding cladding tube, the connection points between these two components make the static mixer more stable overall, since the enlargement of the diameter, the so-called "breathing", of the cladding tube in pressurized operation through the connection with the one outdoors inner diameter integrally connected mixer insert is reduced.

Durch Anzahl und Auswahl der einstückigen Verbindungsstellen zwischen Mischer-Einsatz und umgebenden Hüllrohr können auch divergierende Ziele wie Stabilität des Mischers einerseits und geringer Strömungswiderstand andererseits nach Bedarf eingestellt werden.Through the number and selection of the one-piece connection points between the mixer insert and the surrounding cladding tube, diverging goals such as stability of the mixer on the one hand and low flow resistance on the other hand can be set as required.

Das einstückige Herstellen erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines iterativen, also durch sich wiederholende Schritte, insbesondere schichtweise, durchgeführten Herstellungsverfahrens, etwa des 3D-Druckes, wodurch auch komplizierte und insbesondere hinterschnittene Strukturen hergestellt werden können, die im Spritzgießen in eine Form nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand hinsichtlich der Gestaltung der Form mittels einer Vielzahl beweglicher Formteile, sogenannter Schieber, möglich wäre.The one-piece production is preferably carried out by means of an iterative, i.e. by repetitive steps, in particular in layers, carried out production process, such as 3D printing, which also makes it possible to produce complex and, in particular, undercut structures that cannot or only with a great deal of high effort with regard to the design of the mold by means of a large number of movable molded parts, so-called slides, would be possible.

Dadurch werden die Herstellkosten drastisch gesenkt, wobei klargestellt sein sollte, dass im Spitzguss-Verfahren hergestellte Mischer-Einsätze, insbesondere, wenn sie aus Metall gespritzt sind, pro Stück mehrere Tausend Euro kosten können, trotz einer Größe von nur wenigen Zentimetern. Durch Herstellung in einem iterativen Herstell-Verfahren kann sich dieser Betrag um den Faktor 100 oder gar 1000 reduzieren.This drastically reduces the manufacturing costs, whereby it should be made clear that mixer inserts made using the injection molding process, especially if they are injection-molded from metal, can cost several thousand euros per piece, despite a size of only a few centimeters. Manufacturing in an iterative manufacturing process can reduce this amount by a factor of 100 or even 1000.

Ferner hat es sich in der Praxis gezeigt, dass das Verbinden der, meist radial außenliegenden, Enden der Diagonal-Streben mit dem Hüllrohr zwar die Stabilität des Mischers verbessert, aber teilweise auch die Durchmischung verschlechtern kann.Furthermore, it has been shown in practice that connecting the ends of the diagonal struts, which are usually located radially on the outside, to the cladding tube improves the stability of the mixer, but can in some cases also worsen the mixing.

Deshalb ist es erfindungsgemäß sinnvoll, dass wenigstens ein Teil der Diagonal-Streben beabstandet zum Innenumfang des umgebenden Hüllrohres in einem geringen Abstand - maximal 2 mm, besser maximal 1 mm - endet, sodass dazwischen noch Material in axialer Richtung hindurchströmen kann.Therefore it makes sense according to the invention that at least a part of the diagonal struts ends at a small distance from the inner circumference of the surrounding cladding tube - a maximum of 2 mm, better a maximum of 1 mm - so that material can still flow through in the axial direction in between.

Vorzugsweise werden deshalb die Diagonal-Streben vorzugsweise nur mit denjenigen Enden einstückig mit dem umgebenden Hüllrohr verbunden, die primär entgegen der generellen Durchströmungsrichtung durch das durch den Mischer von der Einlassseite zur Auslassseite gerichtet sind, da sich dann der generellen Strömungsrichtung entgegenweisend keine Innenecken mit einem Innenwinkel vom 90° oder weniger zu befürchten sind oder bewirkt werden.The diagonal struts are therefore preferably only connected in one piece to the surrounding cladding tube at those ends that are primarily directed against the general direction of flow through which through the mixer from the inlet side to the outlet side, since there are then no inner corners with an inner angle opposing the general direction of flow of 90 ° or less are to be feared or caused.

Vorzugsweise sind diese nicht mit dem Hüllrohr verbundenen Enden der Diagonal-Streben auch mit keinem anderen Bauteil verbunden, auch nicht mit einem anderen Element wie etwa einer anderen Diagonal-Strebe eines anderen Misch-Elementes, insbesondere X-Elementes.These ends of the diagonal struts that are not connected to the cladding tube are also not connected to any other component, not even to another element such as another diagonal strut of another mixing element, in particular an X element.

Ferner hat es sich als sinnvoll erwiesen, dass bei axialer Betrachtung die Breiten der Diagonal-Streben, also gemessen quer zu ihrer in dieser axialen Betrachtung sichtbaren Haupterstreckungsrichtung, bei zwei sich kreuzenden Gruppen von Streben in der Summe der Breiten über beide Gruppen diese Summe größer ist als 95% des in der Breitenrichtung gemessenen inneren freien Durchmessers des Hüllrohres, obwohl man vermuten könnte, dass dies den Strömungswiderstand drastisch erhöht.Furthermore, it has proven to be useful that, when viewed axially, the widths of the diagonal struts, i.e. measured transversely to their main direction of extent visible in this axial view, is greater in the sum of the widths over both groups in the case of two intersecting groups of struts than 95% of the inner free diameter of the cladding tube measured in the width direction, although one might suspect that this increases the flow resistance drastically.

Es sollte an dieser Stelle auch festgehalten werden, dass ein X-GRID-Element auch mehr als zwei Gruppen von Diagonal-Streben aufweisen kann, beispielsweise, indem es auch mehr als eine Kreuzungslinie besitzt.It should also be noted at this point that an X-GRID element can also have more than two groups of diagonal struts, for example by also having more than one intersection line.

Dann könnten bei beispielsweise entsprechend steiler Ausrichtung der Ebenen oder Flächen, die durch die Diagonal-Streben einer Gruppe definiert werden, keine voneinander unterscheidbaren Mischelemente mehr vorhanden sein, indem beispielsweise jede Gruppe mit zwei anderen, die eigene Gruppe kreuzenden, etwa parallel liegenden zwei Gruppen verbunden sein, was allerdings das „Verdrehen“ der Verbindungslinien um die Längsachse erschwert.Then, with a correspondingly steep alignment of the planes or surfaces that are defined by the diagonal struts of a group, there could no longer be any distinguishable mixing elements, for example each group with two other groups that cross their own group and are roughly parallel be connected, which makes it difficult to "twist" the connecting lines around the longitudinal axis.

Für eine optimale Durchmischung sollten die Zufluss-Mündungen im Zufluss-seitigen Ende des Hüllrohres, welches hier oberes Ende genannt wird, aufgrund der meist hängenden Montage eines statischen Mischers, an der gleichen Axial-Position angeordnet sein, um für die beiden Komponenten - es können auch mehr als zwei Komponenten in einem statischen Mischer gemischt werden - den gleichen Strömungsweg von der Einlassseite zur Auslassseite des Mischers zur Verfügung zu stellen.For optimal mixing, the inflow orifices in the inflow-side end of the cladding tube, which is called the upper end here, should be arranged in the same axial position due to the mostly hanging assembly of a static mixer, in order for the two components - it can more than two components can also be mixed in a static mixer - to provide the same flow path from the inlet side to the outlet side of the mixer.

An gleicher Axial-Position soll bedeuten, dass die Axial-Position der beiden Zufluss-Mündungen in absoluten Zahlen um höchstens 3 mm, besser höchstens 2 mm, besser höchstens 1 mm differiert bzw. in relativen Werten um höchsten 3 %, besser höchstens 2 %, besser höchstens 1 % der inneren freien Länge des Hüllrohres differieren.At the same axial position should mean that the axial position of the two inflow orifices differs in absolute numbers by a maximum of 3 mm, better a maximum of 2 mm, better a maximum of 1 mm or in relative values by a maximum of 3%, better a maximum of 2% , better differ by no more than 1% of the inner free length of the cladding tube.

Um dies einzuhalten können im Anfangsbereich des Hüllrohres, insbesondere dessen stirnseitiger Verschlussplatte, kompliziert geformte Kanäle vom Einlass in das Hüllrohr bis zur Zufluss-Öffnung in den freien Innenraum des Hüllrohres notwendig sein oder bevorzugt sein, beispielsweise ein gewendelter Kanal, um der zugeführten Komponente einen Drall bzgl. der axialen Richtung mitzugeben, was jedoch mit einem iterativen Herstellverfahren herstellbar ist.In order to adhere to this, in the starting area of the cladding tube, in particular its end-face closure plate, complexly shaped channels from the inlet into the cladding tube to the inflow opening into the free interior of the cladding tube may be necessary or preferred, for example a coiled channel to twist the supplied component with regard to the axial direction, which can, however, be produced with an iterative manufacturing process.

Weiterhin hat es sich als positiv erwiesen, die Diagonal-Streben entlang ihrer größten Erstreckungsrichtung gekrümmt auszuführen, insbesondere mit ab ihrem Verbindungsbereich zu einer benachbarten Diagonal-Strebe mit gegenläufigen Krümmungen, wobei die Krümmung zu den benachbarten Diagonal-Streben der gleichen Gruppe hin gerichtet sein kann oder lotrecht zu der Fläche, in der die Diagonal-Streben einer Gruppe angeordnet sind.Furthermore, it has proven to be positive to make the diagonal struts curved along their greatest extension direction, in particular with opposing curvatures from their connection area to an adjacent diagonal strut, wherein the curvature can be directed towards the adjacent diagonal struts of the same group or perpendicular to the surface in which the diagonal struts of a group are arranged.

Wenn von geometrischen Linien bzgl. der Diagonal-Streben und insbesondere deren Verlaufsrichtung die Rede ist, so sollte klargestellt sein, dass die auf eine Linie reduzierte Erstreckungsrichtung einer Diagonal-Strebe an jeder Stelle ihrer Haupterstreckungsrichtung durch die geometrische Mitte, insbesondere den Schwerpunkt, ihres Querschnittes verläuft.When talking about geometric lines with regard to the diagonal struts and in particular their direction of extension, it should be made clear that the direction of extension of a diagonal strut reduced to one line at every point of its main direction of extension through the geometric center, in particular the center of gravity, of its cross section runs.

Vorzugsweise ist diese Fläche, in der die Diagonal-Streben einer Gruppe angeordnet sind, keine ebene, sondern eine gewölbte Fläche, vorzugsweise eine sphärische Fläche, die in einer oder auch zwei Richtungen gekrümmt sein kann und vorzugsweise mit dem stromaufwärts der Kreuzungslinie liegende Bereich entgegen der generellen Durchströmungsrichtung konvex gekrümmt ist, stromabwärts davon entweder konvex oder konkav gekrümmt ist.This surface in which the diagonal struts of a group are arranged is preferably not a flat, but a curved surface, preferably a spherical surface that can be curved in one or two directions and preferably opposite to the area upstream of the intersection line general flow direction is convexly curved, downstream thereof is either convex or concave.

Ebenso hat es sich als günstig erwiesen, die Diagonal-Streben einer Gruppe nicht parallel zueinander anzuordnen. Ein nicht paralleler, nach radial außen in Längsrichtung betrachtet sich einander nähernder oder auch auseinanderstrebender, Verlauf ist zu bevorzugen, insbesondere, wenn innerhalb einer Gruppe zwischen einem Paar von Diagonal-Streben diese in radialer Richtung sich aneinander annähern, der benachbarte Abstand zwischen zwei Diagonal-Streben der gleichen Gruppe dagegen umgekehrt in radialer Richtung auseinanderläuft, betrachtet in axialer Richtung.It has also proven to be beneficial not to arrange the diagonal struts of a group parallel to one another. A non-parallel course that approaches one another or also diverges when viewed radially outward in the longitudinal direction is preferred, especially if within a group between a pair of diagonal struts these approach one another in the radial direction, the adjacent distance between two diagonal struts Struts of the same group, on the other hand, diverge in the opposite direction in the radial direction, viewed in the axial direction.

So kann die zur Kreuzungslinie um eine Abstands-Strecke beabstandete gedankliche Verbindungslinie, die durch alle Diagonal-Streben eine Gruppe verläuft, ebenfalls eine gekrümmte Linie sein.For example, the conceptual connecting line which is spaced apart from the intersection line by a distance and which runs through all diagonal struts of a group can also be a curved line.

Vorzugsweise ist der Querschnitt einer Diagonal-Strebe frei von Ecken, insbesondere rund oder elliptisch oder frei geformt oder im Fall einer eckigen Umfangskontur frei von Innenecken, und die Umfangskontur bildet ein Polygon, insbesondere ein Rechteck.The cross section of a diagonal strut is preferably free of corners, in particular round or elliptical or freely shaped or, in the case of an angular circumferential contour, free of inner corners, and the circumferential contour forms a polygon, in particular a rectangle.

Dadurch wird das Anhaften von Material erschwert.This makes it difficult for material to adhere.

Vorzugsweise sind bei einer nicht quadratischen oder nicht runden Querschnittsfläche die Diagonal-Streben so angeordnet, dass die größte Erstreckung ihrer Querschnittsfläche in Richtung zu den benachbarten Diagonal-Streben der gleichen Gruppe hin gerichtet ist.In the case of a non-square or non-round cross-sectional area, the diagonal struts are preferably arranged in such a way that the greatest extent of their cross-sectional area is directed towards the adjacent diagonal struts of the same group.

Um das Anhaften von Material zu verhindern, besitzen die Oberflächen der Diagonal-Streben keine Sekundär-Struktur und sind insbesondere glatte Flächen.In order to prevent material from sticking, the surfaces of the diagonal struts do not have a secondary structure and are in particular smooth surfaces.

Unter einer Sekundär-Struktur wird jede Strukturierung verstanden, die der prinzipiellen Formgebung der diagonal-strebe untergeordnet ist, insbesondere kleiner als 2 mm, besser kleiner 1 mm, ist und/oder kleiner ist als der kleinste Durchmesser durch einen Querschnitt der Diagonal-Strebe. Sekundär-Strukturen können dabei entlang der Kanten der Diagonal-Strebe - sofern solche vorhanden sind - finnen- oder klingen-förmige Fortsätze sein oder in einer 3-dimensionalen Gestaltung der Oberfläche der Diagonal-Strebe bestehen.A secondary structure is understood to mean any structuring that is subordinate to the basic shape of the diagonal strut, in particular smaller than 2 mm, better less than 1 mm, and / or smaller than the smallest diameter through a cross section of the diagonal strut. Secondary structures can be fin- or blade-shaped extensions along the edges of the diagonal strut - if they are present - or consist of a 3-dimensional design of the surface of the diagonal strut.

Stattdessen können Diagonal-Streben durchaus Durchbrüche, insbesondere Durchgangs-Öffnung, in ihrem Verlauf aufweisen, die jedoch vorzugsweise eine Querschnittsfläche besitzen, die mindestens 30%, besser mindestens 50% der Querschnittsfläche der Diagonal-Strebe in diesem Bereich entspricht.Instead, diagonal struts can definitely have openings, in particular through openings, in their course, which, however, preferably have a cross-sectional area that corresponds to at least 30%, better at least 50% of the cross-sectional area of the diagonal strut in this area.

Im Bereich der Verbindung von Elementen des Mischers, beispielsweise zweier benachbarter Diagonal-Streben oder einer Diagonal-Strebe mit einer Diagonal-Strebe des benachbarten Misch-Elementes, insbesondere X-Elementes oder zwischen Diagonal-Strebe und Hüllrohr, sind Innenecken nicht zu vermeiden, auch Innenecken mit einem Innenwinkel von weniger als 90°.In the area of the connection of elements of the mixer, for example two adjacent diagonal struts or a diagonal strut with a diagonal strut of the adjacent mixing element, in particular the X-element or between the diagonal strut and the cladding tube, inner corners cannot be avoided either Inside corners with an inside angle of less than 90 °.

Dennoch sollen Innenecken nicht abgerundet werden, obwohl scharfe Innenecken auf den ersten Blick die Wahrscheinlichkeit von Ablagerungen an Material darin wahrscheinlicher werden lassen, denn es hat sich gezeigt, dass der MischEffekt bei nicht gerundeten, scharfen Innenecken - also mit einem Rundungsradius von weniger als 2 mm, besser weniger als 1,5 mm, besser weniger als 1,0 mm, besser weniger 0,5 mm - die Durchmischung fördert.Nevertheless, inside corners should not be rounded, although sharp inside corners make the likelihood of deposits of material in them more likely at first glance, because it has been shown that the mixing effect with non-rounded, sharp inside corners - i.e. with a radius of curvature of less than 2 mm , better less than 1.5 mm, better less than 1.0 mm, better less 0.5 mm - the mixing promotes.

Dagegen sollten Innenecken, die von drei oder mehr im Winkel zueinanderstehenden und ineinander übergehenden Flächen, also Kammern, vermieden werden, da diese tatsächlich Ablagerungen von Material stark begünstigen.On the other hand, inner corners, those of three or more surfaces that are at an angle to one another and merge into one another, i.e. chambers, should be avoided, as these actually strongly encourage deposits of material.

Obwohl es sich gezeigt hat, dass möglichst individuell gestaltete X-Elemente innerhalb eines Mischer-Einsatzes die Durchmischung begünstigen, kann es - sei es aus Herstellungsgründen oder aufgrund spezifischer Eigenschaften der zu mischenden Materialien - auch sinnvoll sein, dass die mehreren in axialer Richtung hintereinander vorhandenen Misch-Elemente möglichst ähnlich, insbesondere identisch, sind, beispielsweise wenn ein X- Element ermittelt werden konnte, die für das zu mischende Material besonders vorteilhaft ist.Although it has been shown that as individually designed X-elements as possible within a mixer insert promote mixing, it can also make sense - be it for manufacturing reasons or due to specific properties of the materials to be mixed - that the several elements are present one behind the other in the axial direction Mixing elements are as similar as possible, in particular identical, for example if an X element could be determined which is particularly advantageous for the material to be mixed.

Unabhängig davon sollten die Diagonal-Streben in ihren Endbereichen mit den Diagonal-Streben des axial benachbarten Misch-Elementes einstückig verbunden sein, um die Stabilität des Mischer-Einsatzes und damit des gesamten Mischers zu verbessern.Regardless of this, the end regions of the diagonal struts should be connected in one piece to the diagonal struts of the axially adjacent mixing element in order to improve the stability of the mixer insert and thus of the mixer as a whole.

Um die Stabilität vor allem des Hüllrohres zu verbessern, ist vorzugsweise auf der Außenseite des Hüllrohres eine, insbesondere einstückig zusammen mit dem Hüllrohr ausgebildete, Stützstruktur aufgebrachte, die insbesondere so ausgebildet ist, dass sie der radialen Dehnung oder Verbiegung des Hüllrohres entgegenwirkt.In order to improve the stability of the cladding tube in particular, a support structure, in particular designed in one piece with the cladding tube, is preferably applied to the outside of the cladding tube, which is designed in particular so that it counteracts the radial expansion or bending of the cladding tube.

Zu diesem Zweck kann eine Stützstruktur das Hüllrohr außen umgebende, insbesondere konzentrisch umgebende, äußere Stützringe aufweisen, die vorzugsweise in einer lotrecht zur axialen Richtung liegenden Ringebene angeordnet sind.For this purpose, a support structure can have outer support rings surrounding the cladding tube on the outside, in particular concentrically surrounding it, which are preferably arranged in an annular plane perpendicular to the axial direction.

Solche Stützringe können über Stützstege mit dem Hüllrohr einstückig verbunden sein, wobei die Stützstege vorzugsweise in axialer Richtung oder auch schräg dazu verlaufen, insbesondere auch in der Umfangsrichtung in der gleichen Richtung wie die Stützringe verlaufen. Dadurch wird eine hohe zusätzliche Stabilisierung bei geringem Materialverbrauch für den Mischer erreicht.Such support rings can be connected in one piece to the cladding tube via support webs, the support webs preferably running in the axial direction or also at an angle thereto, in particular also running in the circumferential direction in the same direction as the support rings. This achieves a high level of additional stabilization with little material consumption for the mixer.

Dabei kann es zur Verbesserung der Stabilität sinnvoll sein, dass die Stützstruktur nach radial außen offene, aber von außen aus gesehen hinterschnittene Hohlräume aufweist.In order to improve the stability, it can be useful for the support structure to have cavities that are open radially outward, but undercut when viewed from the outside.

Für eine optimale Durchmischung hat es sich ferner als sinnvoll erwiesen, dass die größte Dicke eines Bestandteiles des Mischers, also quer zu dessen größter Erstreckungsrichtung, um maximal 50%, besser maximal 40%, besser maximal 30% von der kleinsten Dicke eines der Bestandteile des Mischers abweicht, also die Bestandteile des Mischers alle im Wesentlichen gleich dick sind.For optimal mixing, it has also proven to be useful that the greatest thickness of a component of the mixer, i.e. transversely to its greatest direction of extent, by a maximum of 50%, better a maximum of 40%, better a maximum of 30% of the smallest thickness of one of the components of the mixer Mixer differs, so the components of the mixer are all essentially the same thickness.

Dies ergibt eine optimale Stabilität bei geringstem Materialverbrauch bei optimal niedrigem Volumen gerade des Mischer-Einsatzes relativ zum freien Innenraum des Hüllrohres.This results in optimal stability with the lowest possible material consumption with an optimally low volume, especially of the mixer insert relative to the free interior space of the cladding tube.

Hinsichtlich des Herstellverfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der aus Mischer-Einsatz und umgebendem Hüllrohr bestehende Mischer, der vorzugsweise wie zuvor beschrieben ausgebildet ist, in einem iterativen Herstellverfahren, insbesondere schichtweise, hergestellt wird, vorzugsweise im 3D-Druck hergestellt wird.With regard to the manufacturing process, this object is achieved in that the mixer consisting of the mixer insert and surrounding cladding tube, which is preferably designed as described above, is manufactured in an iterative manufacturing process, in particular in layers, preferably by 3D printing.

Vorzugsweise erfolgt dies durch selektiven Material-Auftrag in den einzelnen Schichten oder in einem Pulverbett-Verfahren mit selektivem Aushärten des Materials innerhalb einer Pulverbett-Schicht.This is preferably done by selective material application in the individual layers or in a powder bed process with selective curing of the material within a powder bed layer.

Vorzugsweise liegen die während der Herstellung erzeugten Aufbau-Schichten, die insbesondere ebene Aufbau-Schichten sind und/oder parallel zueinander liegen, in einem um mindestens 10°, besser mindestens 20°, besser mindestens 30° abweichend gewählten Aufbau-Winkel zur axialen Richtung des Mischers.The build-up layers generated during production, which are in particular flat build-up layers and / or lie parallel to one another, are preferably at a build-up angle that is selected to differ by at least 10 °, better at least 20 °, better at least 30 ° to the axial direction of the Mixer.

Vorzugsweise liegen deren Hauptebenen - also die Mittelebenen zwischen den etwa zueinander parallel liegenden, einander gegenüberliegenden größten Außenflächen der Aufbau-Schichten - parallel zur axialen Richtung, also parallel zu einer Mantellinie des Innenumfanges des Hüllrohres.Their main planes - that is, the central planes between the approximately parallel, opposed, largest outer surfaces of the structural layers - are preferably parallel to the axial direction, that is to say parallel to a surface line of the inner circumference of the cladding tube.

Für die Vereinfachung des Herstellverfahrens kann es jedoch auch sinnvoll sein, zumindest eine, vorzugsweise alle, Hauptebenen der Aufbau-Schichten parallel zu einer der Verbindungslinien bzw. einer Ebene, in der eine nur 2-dimensional gekrümmte Verbindungslinie liegt, zu wählen und/oder zur Verlaufsrichtung einer der Diagonal-Streben.To simplify the manufacturing process, however, it can also be useful to have at least one, preferably all, main planes of the build-up layers parallel to one of the connecting lines or a plane in which one is only 2-dimensionally curved Connection line is to choose and / or to the direction of one of the diagonal struts.

Ferner können erfindungsgemäß X-GRID-Elemente auch für das jeweilige Produkt und insbesondere dessen Viskosität und/oder Mischfähigkeit und/oder Aushärtezeit durch computerstützte Simulations-Verfahren jeweils optimiert werden kann, sodass aus dem Optimierungsprogramm direkt Daten für die körperliche Gestaltung des Mischers, insbesondere des Mischer-Einsatzes und dessen X-GRID-Misch-Elementen erstellt und an die den Mischer herstellende Maschine, insbesondere den 3D-Drucker, weitergegeben werden können.Furthermore, according to the invention, X-GRID elements can also be optimized for the respective product and in particular its viscosity and / or mixing ability and / or curing time by computer-aided simulation methods, so that data for the physical design of the mixer, in particular the mixer, can be obtained directly from the optimization program Mixer insert and its X-GRID mixing elements can be created and passed on to the machine producing the mixer, in particular the 3D printer.

Dadurch sind für jeden Anwendungsfall optimale statische Mischer erzielbar.As a result, optimal static mixers can be achieved for every application.

c) Ausführungsbeispielec) Embodiments

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments according to the invention are described in more detail below by way of example. Show it:

1a : a side view of the mixer,
1b : a front view from the mounting end of the mixer,
1c, d : Cross-sectional representations at different axial positions of the mixer,
2a : a longitudinal section through the mixer containing the longitudinal center axis of the essentially rotationally symmetrical mixer,
2 B : a longitudinal section through the mixer, opposite the 2a viewed in the longitudinal direction rotated by 90 ° and taken along the line 2B-2B according to FIG 2a , parallel but slightly off the longitudinal center axis of the mixer, whereby the jacket tube of the mixer is not hatched for reasons of clarity, 2b1 : an enlarged section 2 B ,
2c : a side view of only the mixer insert with the cladding tube no longer shown, in the viewing direction according to FIG 2 B ,
3a : a single mixing element in a side view with a slightly perspective illustration,
3b : a single mixing element cut along line 3B-3B in FIG 3a ,
3c : the mixing element of the 3a sectioned perpendicular to the axial direction of the mixer along the line 3C-3C in 3a ,
3d : the mixing element according to 3a cut perpendicular to the axial direction of the mixer along the line 3D - 3D in 3a ,
4a : a side view of the mixing element according to FIG 3a , but viewed exactly in the direction of the straight connecting lines between the groups of diagonal struts,
4b : a side view of the mixing element according to FIG 3a from a viewing direction rotated by 90 °, as in 2c contain,
5 : the representation of one versus the 3 and 4th modified mixing element in a representation analogous 4a ,
6a, b : Representations of further designs of the mixing elements, shown in the same viewing direction as 2 B , but only in detail representations for a mixed element.

1a zeigt das Hüllrohr 2 von außen in der Seitenansicht, also betrachtet quer zur Längsmittelachse und Verlaufsrichtung 1', damit auch der Längsrichtung 10 des rohrförmigen Hüllrohres 2, welches an seinem Zulauf-seitigen, hier oberen, Ende 2a gegenüber der im übrigen Verlauf runden, rotationssymmetrischen Gestaltung verbreitert ist zu einem etwa viereckigen Befestigungsflansch 14, der die dortige Stirnseite des Innenraumes 1* des Hüllrohres 2 auch verschließt bis auf die beiden Zufluss-Mündungen 9a, b, die sich bzgl. der Längsmittelachse 1' einander gegenüberliegend befinden zum Zuführen der beiden zu mischenden Komponenten. 1a shows the cladding tube 2 from the outside in the side view, i.e. viewed transversely to the longitudinal center axis and the direction of the course 1' , thus also in the longitudinal direction 10 of the tubular cladding tube 2 , which is at its inlet-side, here the upper end 2a compared to the otherwise round, rotationally symmetrical design is widened to an approximately square mounting flange 14th , the face of the interior there 1* of the cladding tube 2 also closes except for the two inflow mouths 9a , b which are related to the longitudinal center axis 1' are located opposite each other for supplying the two components to be mixed.

In den überstehenden Eckbereichen des Befestigungsflansches 14 sind Durchgangsöffnungen als Befestigungs-Durchlässe 14a in der Stirnansicht der 1b zu erkennen, die dem Verschrauben an der Unterseite z.B. eines Dosierers dienen.In the protruding corner areas of the mounting flange 14th are through openings as fastening passages 14a in the front view of the 1b to be seen, which are used for screwing on the underside of a dispenser, for example.

In dem Befestigungsflansch 14 verlaufen - beginnend an den Zufluss-Mündungen 9a, b - jeweils ein Zufluss-Kanal 18a, b von der Stirnfläche aus bogenförmig gekrümmt um die Längsmittelachse 1' herum und in radialer Richtung nach innen verlaufend zum Innenraum 1* hin, um den dadurch zugeführten Komponenten beim Eintritt in den Innenraum 1* einen Drall um die Längsmittelachse 1', wie in der Schnittdarstellung der 1c ersichtlich, zu geben.In the mounting flange 14th run - starting at the inflow mouths 9a , b - In each case one inflow channel 18a, b curved arcuately from the end face about the longitudinal center axis 1' around and in a radial direction inward to the interior 1* to the components supplied as a result when entering the interior 1* a twist around the longitudinal center axis 1' , as in the sectional view of the 1c apparent to give.

1d zeigt einen Querschnitt an einer Längsposition, an der entweder kein Mischer-Einsatz 3 vorhanden ist oder einen Querschnitt unter Weglassen des Mischer-Einsatzes 3. 1d shows a cross-section at a longitudinal position at which either no mixer insert 3 is present or a cross-section omitting the mixer insert 3 .

Am Auslauf-seitigen, unteren Ende verjüngt sich sowohl der kreisförmige Außenumfang des Hüllrohres 2 als auch sein kreisförmiger Innenumfang, der den Innenraum 1* begrenzt, kegelförmig in Richtung Längsmittelachse 1'. Dadurch wird der Innenraum 1* bis auf einen sehr dünnen zentrischen Auslaufkanal verjüngt, der in der unteren, verjüngten Stirnfläche des Hüllrohres 2 in einer Auslauf-Mündung 19 mündet, aus der das durchmischte Gemisch austritt.At the outlet-side, lower end, both the circular outer circumference of the cladding tube tapers 2 as well as its circular inner circumference, which defines the interior 1* limited, conical in the direction of the longitudinal central axis 1' . This will make the interior 1* up to a very thin central outlet channel, which tapers in the lower, tapered end face of the cladding tube 2 in a run-off mouth 19th opens, from which the mixed mixture emerges.

Wie am besten die Längsschnitte der 2a und 2b zeigen, befindet sich in dem in 1a nur angedeuteten Innenraum 1* mit dem Durchmesser D der sogenannte Mischer-Einsatz 3, der den gleichen Durchmesser D besitzt wie der Innenraum 1* und der aus einer Vielzahl von im Wesentlichen balkenförmigen - geraden oder gekrümmten - quer zur Längsrichtung 10 verlaufenden, Hindernissen in Form von Diagonalstreben 6, 7 besteht, um die die beiden Komponenten von der Einlassseite 2a zur Auslassseite 2b hin herumströmen müssen und sich dabei zunehmend vermischen.As best the longitudinal sections of the 2a and 2 B show is located in the in 1a only indicated interior 1* with the diameter D. the so-called mixer insert 3 that is the same diameter D. like the interior 1* and that of a plurality of essentially bar-shaped - straight or curved - transversely to the longitudinal direction 10 running obstacles in the form of diagonal struts 6th , 7th consists of the the two components from the inlet side 2a to the outlet side 2 B have to flow around and increasingly mix in the process.

Wie die 2 und vor allem 3a zeigen, ist der Innenraum 1* etwa zur Hälfte seines Volumens - jedoch etwa gleichmäßig verteilt über seine gesamte axiale Länge - mit solchen Hindernissen gefüllt.As the 2 and especially 3a show is the interior 1* about half of its volume - but evenly distributed over its entire axial length - filled with such obstacles.

Hinsichtlich des Begriffes Mischer-Einsatz 3 soll klargestellt werden, dass es sich dabei keineswegs um einen nachträglich in das Hüllrohr 2 eingesetzten Einsatz handelt, sondern der Mischer-Einsatz 3 einschließlich aller seiner Einzelteile einstückig zusammen mit dem Hüllrohr 2 ausgebildet und hergestellt ist.With regard to the term mixer insert 3 it should be made clear that this is by no means a retrofit in the cladding tube 2 the use used, but the mixer use 3 including all of its individual parts in one piece with the cladding tube 2 is designed and manufactured.

Die 2a bis 2c lassen erkennen, dass der Mischer-Einsatz 3 in axialer Richtung 10 aus mehreren aufeinanderfolgenden Abschnitten, den miteinander verbundenen, sogenannten Mischelementen 5, besteht, die in diesem Fall vorzugsweise jeweils identisch aufgebaut sind, jedoch jedes Mischelement 5 um die Längsmittelachse 1' um 90° zum in Längsrichtung 10 vorhergehenden Mischelement 5 verdreht angeordnet ist.the 2a until 2c indicate that the mixer use 3 in the axial direction 10 from several successive sections, the so-called mixing elements connected to one another 5 , which in this case are preferably each constructed identically, but each mixing element 5 around the longitudinal central axis 1' 90 ° to the lengthways 10 previous mixing element 5 is arranged twisted.

Wie am besten die leicht perspektivische Einzeldarstellung eines solchen Mischelementes 5 in 3a erkennen lässt, bestehen die Hindernisse aus einzelnen balkenförmigen, in der Seitenansicht der 3a mit ihrer Erstreckungsrichtung 6' bzw. 7' schräg zur Längsrichtung 10 verlaufenden, Diagonalstreben 6, 7.How best the slightly perspective individual representation of such a mixing element 5 in 3a shows, the obstacles consist of individual bar-shaped, in the side view of the 3a with their direction of extension 6 ' respectively. 7 ' obliquely to the longitudinal direction 10 running, diagonal struts 6th , 7th .

Diese Diagonalstreben 6, 7 bilden in einer bestimmten Seitenansicht auf die Längsmittelachse 1 - wie in 4a zu erkennen - ein Gitter aus in diesem Fall von links oben nach rechts unten verlaufenden Diagonalstreben 6 sowie von rechts oben nach links unten verlaufenden Diagonalstreben 7, deren Verlaufsrichtungen 6', 7' in diesem Fall im 90°-Winkel zueinander liegen - zumindest im mittleren Bereich ihre Länge, indem die Verlaufsrichtung ein 6', 7' gerade verlaufen - und wobei je drei solcher Diagonalstreben 6 parallel im Abstand nebeneinander in einer Ebene liegen und ebenso drei Diagonalstreben 7 mit der anderen Verlaufsrichtung parallel nebeneinander beabstandet in einer Ebene liegen.These diagonal struts 6th , 7th form in a certain side view on the longitudinal center axis 1 - as in 4a - a grid of diagonal struts, in this case from top left to bottom right 6th as well as diagonal struts running from top right to bottom left 7th , their directions 6 ' , 7 ' in this case are at a 90 ° angle to each other - at least in the middle area their length, in that the direction of a 6 ', 7' run straight - and with three such diagonal struts 6th parallel to each other at a distance in one plane and also three diagonal struts 7th with the other direction parallel to each other and spaced apart in one plane.

In Tiefenrichtung der 4a sind es jedoch mehrere regelmäßig einander abwechselnde Ebenen von Diagonalstreben 6 einerseits und Diagonalstreben 7 andererseits, sodass diese ein dreidimensionales Gitter bilden, wie in der leicht perspektivischen Ansicht der 3a zu erkennen. In der in Blickrichtung der 4a, der Tiefenrichtung, liegen die Diagonalstreben 6, 7 fluchtend in Blickrichtung hintereinander. Die in dieser Blickrichtung hintereinanderliegenden Diagonalstreben bilden jeweils eine Gruppe G6 bzw. eine Gruppe G7, sodass das in der 3a dreidimensional sichtbare Gitter aus je 3 parallel zueinander liegen den Gruppen G6 und je 3 parallel zueinander liegenden Gruppen G7 besteht.In the depth direction of the 4a however, there are several regularly alternating levels of diagonal struts 6th one hand and diagonal struts 7th on the other hand, so that they form a three-dimensional grid, as in the slightly perspective view of 3a to recognize. In the direction of view of the 4a , the direction of depth, are the diagonal struts 6th , 7th aligned one behind the other in the direction of view. The diagonal struts lying one behind the other in this viewing direction each form a group G6 or a group G7 so that in the 3a three-dimensionally visible grids made up of 3 groups lying parallel to each other G6 and 3 parallel groups each G7 consists.

Die in unmittelbar aufeinanderfolgenden Ebenen in Blickrichtung der 3a und 4a liegenden Diagonalstreben 6, 7 kontaktieren einander nicht nur, sondern sind in diesem Kreuzungsbereich einstückig miteinander verbunden und in diesem in Blickrichtung der 3 und 4 rechteckigen Verbindungsbereich können in Blickrichtung der 4a die Mitten der Querschnitte dieser Verbindungsbereiche in Blickrichtung hintereinander miteinander verbunden werden und ergeben jeweils eine Verbindungslinie 8 in jedem Kreuzungsbereich zweier Gruppen G6, G7. Das dreidimensionale Gitter erscheint also nur dann als zweidimensionales gemäß 4a bei Blickrichtung genau in Richtung dieser Verbindungslinien 8, die alle parallel zueinander verlaufen und in diesem Fall gerade sind.The in immediately successive levels in the direction of view of the 3a and 4a lying diagonal struts 6th , 7th not only contact one another, but are integrally connected to one another in this intersection area and in this in the direction of view of the 3 and 4th rectangular connection area can be viewed in the direction of view of the 4a the centers of the cross-sections of these connecting areas are connected to one another in the viewing direction and each result in a connecting line 8th in each intersection of two groups G6 , G7 . The three-dimensional grid therefore only appears as two-dimensional according to 4a when looking exactly in the direction of these connecting lines 8th which are all parallel to each other and in this case are straight.

Die 3a, 4a zeigen auch, dass betrachtet in dieser Blickrichtung der Verbindungslinien 8 das Gitter quer zur Längsmitte 1' über den gesamten Durchmesser eines solchen Mischelementes 5 und damit des gesamten Einsatzteiles 3 durchgehende Freiräume mit rechteckigem Querschnitt besitzt, die aber quer zur Längsmittelachse 1' und damit der Längsrichtung 10 und somit der Durchströmungsrichtung verlaufen.the 3a , 4a also show that the connecting lines viewed in this direction of view 8th the grid across the center 1' over the entire diameter of such a mixing element 5 and thus of the entire insert 3 has continuous free spaces with a rectangular cross-section, but which are transverse to the longitudinal center axis 1' and thus the longitudinal direction 10 and thus run in the direction of flow.

Die Enden 6a, 6b bzw. 7a, 7b der Diagonalstreben 6, 7 gehen in einem Übergangsbereich 17 - vorzugsweise, jedoch nicht zwingend alle - in das umgebende Hüllrohr 2 über, wie in 4a angedeutet, während in 3a das umgebene Hüllrohr 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist.The ends 6a , 6b respectively. 7a , 7b the diagonal struts 6th , 7th go in a transition area 17th - preferably, but not necessarily all - in the surrounding cladding tube 2 about how in 4a indicated, while in 3a the surrounding cladding tube 2 is not shown for reasons of clarity.

In diesem Übergangsbereich 17 können, wie in 3a dargestellt, die Enden der beiden sich dort treffenden Gruppen G6, G7 von Diagonalstreben 6, 7 auch ineinander einstückig übergehen genauso wie in einem Kreuzungsbereich.In this transition area 17th can, as in 3a shown, the ends of the two groups that meet there G6 , G7 of diagonal struts 6th , 7th also merge into one another in one piece as well as in an intersection area.

3a lässt gut erkennen, dass gerade die in Blickrichtung vordersten und hintersten Querstreben kürzer ausgebildet sein können und ihre radialen Außenflächen 7c an den Enden 6a, 6b, 7a, 7b gegenüber dem mittleren Verlauf, in dem es sich um einen geraden Balken mit rechteckigem Querschnitt handelt, angeschrägt sein können, sodass der Querschnitt sich zu den Enden hin verjüngt, und auch kürzer ausgebildet sein als die dahinterliegenden Diagonalstreben der gleichen Gruppe entsprechend dem in diesem Bereich bereits sehr schräg, also in einem sehr kleinen Zwischenwinkel zur Verlaufsrichtung 6', 7' verlaufenden, tangentialen Richtung des Innenumfanges des Hüllrohres 2. 3a clearly shows that the foremost and rearmost in the line of sight Cross struts can be made shorter and their radial outer surfaces 7c at the ends 6a , 6b , 7a , 7b compared to the middle course, in which it is a straight bar with a rectangular cross-section, can be beveled so that the cross-section tapers towards the ends and also be made shorter than the diagonal struts of the same group behind it, corresponding to that already in this area very obliquely, i.e. at a very small intermediate angle to the direction of the course 6 ' , 7 ' running, tangential direction of the inner circumference of the cladding tube 2 .

Die in 3a unteren Endbereiche der Diagonalstreben 6, 7 der jeweils untersten Gruppe G6, G7 jedes Mischelementes 5 sind gegenüber ihrem Rest abgewinkelt und verlaufen in einem Winkel von kleiner als 90° zu der Verlaufsrichtung der darüber angeordneten analogen Gruppe.In the 3a lower end areas of the diagonal struts 6th , 7th the lowest group G6 , G7 of each mixing element 5 are angled with respect to their remainder and run at an angle of less than 90 ° to the direction of the analog group arranged above.

Die unteren Endbereiche dieser Diagonalstreben laufen dabei fast parallel zu einer radialen Querebene, die lotrecht zur Längsmittelachse 1' liegt, und bilden damit einen relativ großen in axiale Richtung 10 weisenden axialen Zentralkörper 15 mit einer in 3a in der Längsmittelachse 1' nach unten weisenden Übergangsbereich 16 auf, der dort in einen entsprechenden oberen Übergangsbereich 16 des nächsten Mischelementes übergeht. Der obere Übergangsbereich 16 ist in Blickrichtung der 4a betrachtet jedoch wesentlich schmaler.The lower end areas of these diagonal struts run almost parallel to a radial transverse plane that is perpendicular to the longitudinal center axis 1' is, and thus form a relatively large in the axial direction 10 facing axial central body 15th with an in 3a in the longitudinal central axis 1' downward transition area 16 on, which is there in a corresponding upper transition area 16 of the next mixing element passes. The upper transition area 16 is in the direction of the 4a but viewed much narrower.

Da die in axialer Richtung 10 aufeinanderfolgenden Mischelemente 5 jedoch ebenfalls einstückig miteinander verbunden sind, also die oberen Enden des unteren Mischelementes 5 mit den unteren Enden des darüber befindlichen nächsten Mischelementes 5, würden sich bei zwei schmalen Übergangsbereichen 16, wie hier im oberen Bereich des Mischelementes 5 dargestellt, diese streifenförmigen Übergangsbereiche 16 nur im mittleren Bereich kreuzen, aber dabei nur sehr wenige Diagonalstreben der benachbarten Mischelemente in diesen mittleren Bereich einstückig ineinander übergehen können. Aufgrund des verbreiterten unteren Übergangsbereiches 16 können - abhängig beim Verdrehwinkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mischelementen 5 um die Längsmittelachse 1' zueinander - selbst bei einem Verdrehwinkel von 90° mehr als die Hälfte der im Übergangsbereich 16 endenden Diagonalstreben mit denen des nächsten nachfolgenden Mischelementes 5 einstückig übergehen.Since the in the axial direction 10 successive mixing elements 5 however, are also integrally connected to one another, that is to say the upper ends of the lower mixing element 5 with the lower ends of the next mixing element above 5 , would result in two narrow transition areas 16 , like here in the upper area of the mixing element 5 shown, these strip-shaped transition areas 16 only cross in the middle area, but only very few diagonal struts of the adjacent mixing elements can merge integrally into one another in this middle area. Due to the widened lower transition area 16 can - depending on the angle of rotation between two successive mixing elements 5 around the longitudinal central axis 1' to each other - even with a twist angle of 90 ° more than half of that in the transition area 16 ending diagonal struts with those of the next following mixing element 5 pass over in one piece.

Bei Bedarf können sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Mischelementes 5 solche verbreiterten Übergangsbereiche 16 ausgebildet werden, was jedoch den Strömungswiderstand und die Materialmenge für den Mischer-Einsatz 3 erhöht.If necessary, both at the upper and lower end of the mixing element 5 such widened transition areas 16 However, this affects the flow resistance and the amount of material for the mixer insert 3 elevated.

3b zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3B - 3B in 3a, also nicht exakt entlang der Verbindungslinien 8 gemäß 4a geschnitten, sondern leicht schräg hierzu. 3b FIG. 3 shows a section along the line 3B-3B in FIG 3a , so not exactly along the connecting lines 8th according to 4a cut, but slightly at an angle to this.

Dementsprechend ergibt sich in 3b eine unregelmäßige Schnittdarstellung mit einem oberen Übergangsbereich 16 und einem unteren Übergangsbereich 16, letzterer vorzugsweise in der Form eines unteren Übergangskörpers 15, sowie einem mittleren Kreuzungsbereich, wobei in der 3b der obere Übergangsbereich 16 und der mittlere Kreuzungsbereich in der Breite, also ihr annähernd der Blickrichtung der 3b, über die gesamte Breite des Mischelementes 5 durchgehend.Accordingly, in 3b an irregular sectional view with an upper transition area 16 and a lower transition area 16 , the latter preferably in the form of a lower transition body 15th , and a central intersection area, where in the 3b the upper transition area 16 and the middle crossing area in width, so you approximately the line of sight of the 3b , across the entire width of the mixing element 5 continuous.

Dazwischen sind die Abschnitte der Diagonalstreben 6, 7 zu erkennen, die in Querrichtung der 3b einander berühren und ineinander einstückig übergehen, und es sind ebenfalls die bei den äußersten Lagen von Diagonalstreben gekrümmten Außenflächen 6c, 7c in den Endbereichen der Diagonalstreben der äußersten Lagen zu erkennen analog zur Krümmung des Innenumfangs des umgebenden, auch in 3b aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten, Hüllrohres 2.In between are the sections of the diagonal struts 6th , 7th to recognize that in the transverse direction of the 3b touch one another and merge into one another in one piece, and there are also the outer surfaces curved in the outermost layers of diagonal struts 6c , 7c recognizable in the end areas of the diagonal struts of the outermost layers analogous to the curvature of the inner circumference of the surrounding one, also in 3b for reasons of clarity not shown, cladding tube 2 .

Die 3c zeigt einen Schnitt lotrecht zur Längsrichtung 10 an einer Axialposition, an der zwei Kreuzungsbereiche nebeneinander liegen, wobei ersichtlich ist, dass bei dieser Bauform und in dieser Blickrichtung die Diagonalstreben 6, 7 alle gleich dick sind mit einer Dicke b und betrachtet in dieser axialen Richtung 10 keinen Zwischenrum zueinander benachbarte Diagonalstreben 6, 7 keinen Zwischenraum zueinander einnehmen.the 3c shows a section perpendicular to the longitudinal direction 10 at an axial position at which two intersection areas lie next to one another, it being evident that in this design and in this viewing direction, the diagonal struts 6th , 7th all of the same thickness with a thickness b and viewed in this axial direction 10 no diagonal struts adjacent to one another in between 6th , 7th do not take up any space between them.

Ferner ist ersichtlich, dass auch in dieser axialen Richtung betrachtet die Verbindungslinien 8 durch die Mitten der Kreuzungsbereiche parallel zueinander verlaufen.It can also be seen that the connecting lines also viewed in this axial direction 8th run parallel to each other through the centers of the intersection areas.

3d zeigt einen Schnitt lotrecht zur Längsrichtung 10 an einer Längsposition, in der sich ein Kreuzungsbereich in der Mitte der Breite des Innenraumes 1* des Hüllrohres 2 befindet, wobei am rechten und linken Ende der Diagonalstreben die Übergangsbereiche 17 der Enden der sich kreuzenden Gruppen G6, G7 zu erkennen sind und deren einstückiger Übergang in das Hüllrohr 2. 3d shows a section perpendicular to the longitudinal direction 10 at a longitudinal position in which there is an intersection area in the middle of the width of the interior 1* of the cladding tube 2 is located, with the transition areas at the right and left ends of the diagonal struts 17th the ends of the crossing groups G6 , G7 can be seen and their one-piece transition into the cladding tube 2 .

Die 3c, d zeigen den Querschnitt 6", 7" der einzelnen Diagonalstreben 6, 7 - die sich wie erkennbar in Richtung der Verbindungslinie 8 einander abwechseln - in einer schrägen Darstellung.the 3c, d show the cross-section 6 ", 7" of the individual diagonal struts 6th , 7th - which can be seen in the direction of the connecting line 8th alternate - in an oblique representation.

In 3c ist die Schnittrichtung der 4a mit der Linie 4A - 4A angegeben sowie die Schnittlinie der leicht perspektivischen Darstellung der 3a leicht gedreht hierzu um die Längsmittelachse 1' mit der Schnittrichtung der Linie 3A - 3A.In 3c is the cutting direction of the 4a indicated by the line 4A-4A as well as the section line of the slightly perspective illustration of FIG 3a slightly rotated for this about the longitudinal center axis 1' with the cutting direction of the line 3A - 3A.

Die 4b zeigt dagegen das Mischelement 5 aus 4a genau von der Seite, also in einer um 90° gedrehten Blickrichtung, wobei 4b lediglich eine Ausschnittvergrößerung aus der Seitenansicht des gesamten Mischer-Einsatzes 3 aus 2c ist.the 4b shows the mixing element 5 the end 4a exactly from the side, i.e. in a viewing direction rotated by 90 °, whereby 4b only an enlarged section from the side view of the entire mixer insert 3 the end 2c is.

Auch hier sind die gebogenen Außenflächen 6c, 7c der einzelnen Diagonalstreben 6, 7 in deren Endbereichen gut zu erkennen und ebenso der untere sowie der obere Verbindungsbereich 16 des Mischelementes 5.Here, too, are the curved outer surfaces 6c , 7c of the individual diagonal struts 6th , 7th easy to see in their end areas, as well as the lower and upper connecting areas 16 of the mixing element 5 .

Die 5 zeigt eine davon abgewandelte Bauform eines Mischelementes 5 mit einer Blickrichtung analog zu 4a, bei der in dieser Blickrichtung betrachtet die Verlaufsrichtung in bzw. den Mittellinien entlang des Querschnittes der einzelnen Diagonalstreben nicht gerade sondern gekrümmt sind, in diesem Fall alle Diagonalstreben 6 die gleiche Krümmung besitzen, nämlich konvex nach links unten, und auch die Diagonalstreben 7 alle die gleiche Krümmung besitzen mit Krümmung konvex nach rechts unten und die Krümmungen der Diagonalstreben 6, 7 spiegelbildlich um die Längsmittelachse 1' sind.the 5 shows a design of a mixing element modified therefrom 5 with a line of sight analogous to 4a , in which, viewed in this viewing direction, the course direction in or the center lines along the cross-section of the individual diagonal struts are not straight but curved, in this case all diagonal struts 6th have the same curvature, namely convex to the bottom left, and also the diagonal struts 7th all have the same curvature with a convex curvature to the bottom right and the curvatures of the diagonal struts 6th , 7th mirror image around the longitudinal center axis 1' are.

Die 6a, b zeigen weitere Bauformen von Mischelementen im Vergleich zu dem die gleiche Blickrichtung aufweisenden Ausschnitt der 2b1 aus der 2b, bei der in dieser Blickrichtung der 2b und 2b1 die Verbindungslinien 8 gerade sind und parallel zueinander verlaufen.the 6a, b show further designs of mixing elements in comparison to the section of FIG 2b1 from the 2 B , in which the 2 B and 2b1 the connecting lines 8th are straight and parallel to each other.

Demgegenüber sind die Verbindungslinien 8 in dieser Seitenansicht gekrümmt nach konvex oben verlaufend ausgebildet, bei der Bauform der 6b dagegen jeweils gerade und parallel zueinander verlaufend wie in 2b1, jedoch nicht im 90°-Winkel zur Längsrichtung 10, sondern schräg dazu verlaufend.Opposite are the connecting lines 8th In this side view it is curved in a convex manner at the top, in the case of the design of the 6b on the other hand, they run straight and parallel to each other as in 2b1 , but not at a 90 ° angle to the longitudinal direction 10 , but running diagonally to it.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Mischermixer
1'1': LängsmittelachseLongitudinal central axis
1*1*: Innenrauminner space
22: HüllrohrCladding tube
2a2a: zulaufseitiges, oberes Endeinlet-side, upper end
2b2 B: auslaufseitiges, unteres Endedownstream, lower end
33: Mischer-EinsatzMixer insert
44th: StützstrukturSupport structure
4*4 *: Hohlraumcavity
4a4a: StützringSupport ring
4b4b: StützstrebeSupport strut
55: Misch ElementMixed element
66th: Diagonal-StrebeDiagonal strut
6a, b,6a, b,: Ende, EndbereichEnd, end area
6c6c: radiale Außenflächeradial outer surface
6'6 ': VerlaufsrichtungCourse direction
77th: Diagonal-StrebeDiagonal strut
7a, b7a, b: Ende, EndbereichEnd, end area
7c7c: radiale Außenflächeradial outer surface
7'7 ': VerlaufsrichtungCourse direction
88th: KreuzungslinieCrossing line
9a, b9a, b: Zulauf-MündungInlet mouth
1010: Längsrichtung, axiale Richtung von 2 und 1Longitudinal direction, axial direction of 2 and 1
1111th: 1. Querrichtung1. Cross direction
1212th: 2. Querrichtung2. Cross direction
1313th: VerbindungslinieConnecting line
1414th: BefestigungsflanschMounting flange
14a14a: BefestigungsdurchlassFastening passage
1515th: axialer Zentralkörperaxial central body
1616: ÜbergangsbereichTransition area
1717th: ÜbergangsbereichTransition area
18 a, b18 a, b: Zulauf-KanalInlet channel
1919th: Auslauf-MündungOutlet mouth
2020th: Aufbau-SchichtConstruction layer
20'20 ': Aufbau-RichtungBuilding direction
20"20 ": Hauptebene Main level
bb: Breite der 6, 7Width of the 6, 7
DD.: Durchmesserdiameter
dmindmin: geringste Dickesmallest thickness
dmaxdmax: größter Dickegreatest thickness
G6, G7G6, G7: Gruppegroup

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 3495036 A1 [0006]
CH 642564 A1 [0007]

Claims

Static mixer (1) with - a mixer insert (3), - a casing tube (2) surrounding the mixer insert (3) and running in the longitudinal direction (10), characterized in that - the mixer insert (3) and the surrounding cladding tube (2) are integrally formed together and - in particular consist of plastic.

Mixer after Claim 1 , characterized in that - the one-piece mixer (1) is produced in an iterative production process, - is produced in particular by 3D printing - is produced in particular by selective material application or in the powder bed process by selective curing. (X-Grid with some free ends :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that - the mixer insert (3) comprises at least one mixing element (5), - which comprises at least two groups (G6, G7) of diagonal struts (6, 7), - wherein The two groups (G1, G2) cross each other when viewed along a crossing line (8) running transversely to the longitudinal direction (10) of the cladding tube (2), as the diagonal struts (6, 7) and the one group (G6) as well as the other group (G7) are arranged and are continuously connected to one another along the crossing line (8), - wherein along the crossing line (8) in particular on a diagonal strut (6) of the one group (G6) a diagonal strut (7) of the other group (G7) follows and vice versa.

Mixer after Claim 3 , characterized in that - at least part of the diagonal struts (6, 7) ends at a distance from the surrounding cladding tube (2), - in particular ends freely and is not connected to any other element of the mixer insert (3) or the cladding tube (2) is. (Inflows at the same axial position :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that - the two inflow outlets (9a, b) are arranged in the inflow-side, upper end (2a) of the cladding tube (2) at the same axial position, - in particular in the longitudinal direction (10 ) differ by no more than 3 mm, better no more than 2 mm, better no more than 1 mm and / or - especially in the longitudinal direction (10) no more than 3%, better no more than 2%, better no more than 1%, of the length of the cladding tube ( 2) differ. (Width coverage by diagonal struts :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that - the sum of the widths (b) of the diagonal struts (6, 7) viewed in the longitudinal direction (10), in particular measured in the direction of the crossing line (8), of two intersecting groups ( G6, G7) is greater than 95% of the inner free diameter (D), measured in particular in the same direction, of the cladding tube (2), better greater than 96%, better greater than 97%. (Struts of a group do not define a level :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the diagonal struts (6, 7) - are curved in their greatest direction of extent, their direction of extension (6 ', 7') and / or - the intersection line (8) is curved and / or - the diagonal struts (6, 7) of a group (e.g. G6) do not run parallel to one another and / or - one of the diagonal struts (6, 7) by a defined distance in the course direction (6 ', 7') ) away from the crossing line (8) the individual diagonal struts (6, 7) of a group (eg G6) connecting line (13) that connects the conceptual connection is a curved line. (Strut cross-section :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the diagonal struts (6, 7) have a cross-sectional area (6 ", 7") whose circumference is - free of corners, in particular round or elliptical, or - a polygon, in particular a rectangle, and / or - the greatest extent of the cross-sectional area (6 ", 7") runs in the direction of the adjacent diagonal struts (6, 7) of the same group (eg G6). (Without secondary structure :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that - the surfaces of the diagonal struts (6, 7), in particular of all diagonal struts (6, 7), have no secondary structure (define), - in particular smooth surfaces (define ) are. (No chambers :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the diagonal struts (6, 7) are shaped and / or arranged in relation to one another that no interior spaces arise in the mixer (1) which are formed by three or more at an angle to one another and intersecting one another Areas are limited. (No rounding of inside corners :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that at an angle to each other, in particular flat, merging surfaces, which are part of different diagonal struts (6, 7) or a diagonal strut (6, 7) on the one hand and the cladding tube (2) on the other hand, in the case of an interior -Angels have a radius of curvature of less than 2 mm, in particular of less than 1.5 mm, in particular of less than 1.0 mm, in particular of less than 0.5 mm. (Only identical X elements :)

Mixer according to one of the preceding claims, wherein - the mixer insert (3) in the longitudinal direction (10) has several mixing elements (5) one behind the other, characterized in that - the diagonal struts (6, 7), in particular in their end regions, one Mixing element (5) with the diagonal struts (6, 7) of the adjacent mixing element (5) are integrally connected, - in particular, all mixing elements (5) of the mixer insert (3) have an identical structure.

Mixer according to one of the preceding claims, - wherein, viewed in the longitudinal direction (10), the intersection lines (8) which follow one another in the longitudinal direction (10) each have an intermediate angle of at least 5 °, better at least 10 °, better at least 15 °, better at least 20 °, better at least 30 ° to each other, characterized in that - viewed in the longitudinal direction (10) the intersection lines (8), in particular all intersection lines (8), are curved, - in particular with a direction of curvature that changes in its course. (Outer support structure cladding tube :)

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that - the cladding tube (2) has on its outside an outer support structure (4) which is formed in one piece with the cladding tube (2) and which is designed such that it prevents radial deflection of the cladding tube ( 2) counteracts to the outside, - in particular by having outer support rings (4a) surrounding, in particular concentrically surrounding, the inner circumference (2a) of the cladding tube (2), (2) and / or run obliquely in the circumferential direction, are connected to the cladding tube (2) at least in sections.

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the outer support structure (4) has undercut cavities (4 *) open to the outside.

Mixer according to one of the preceding claims, characterized in that the greatest material thickness (dmax) of the components of the mixer (1) by a maximum of 50%, better a maximum of 40%, better a maximum of 30% of the smallest thickness (dmin) of the components of the Mixer (1) differs.